Download - Cultivo Continuo
Definición- Consiste en un sistema abierto en el que se
adiciona medio de cultivo fresco a una velocidad, y se extrae caldo de fermentación (medio de cultivo con microorganismos y metabolitos) a la misma velocidad. (Hernández, 2003).
- Para realizar un CC, primero se debe realizar un cultivo por lote. El CC empieza cuando se alcance la condición final de sustrato del CL.
- Con el CC se estudia el efecto de variables como PH, T, concentración de nutrientes, etc., manteniendo constante la velocidad de crecimiento, o viceversa..
CONSIDERACIONES
➢Compuesto de interés se produce durante fase exponencial
➢Es necesario que el proceso se encuentre en estado estacionario (volumen, concentración celular, metabolitos y condiciones fisicoquímicas constantes)
APLICACIONES
- Producción de levaduras para panaderías o cerveza.
- Tratamiento de aguas residuales.
- Conversiones con enzimas (cuando la enzima es barata).
Sustancias obtenidas de la fermentación continua:➢Acetona➢Ácido cítrico, glucónico, láctico➢Butano➢Celulasa➢Etc
VENTAJAS DEL CULTIVO CONTINUO➢Se pueden producir grandes cantidades de producto.
➢ Incremento de la productividad
➢Dependiendo del producto se pueden llegar a cientos de metros cúbicos, sobretodo si el proceso es anaeróbico.
➢Hay una constante salida de productos que se pueden recuperar desde el sistema.
➢Se puede minimizar lo que es represión catabólica por medio de crecimiento bajo condiciones de carbono limitantes.
DESVENTAJAS DEL CULTIVO CONTINUO
➢Hay peligro de contaminación.
➢Hay peligro de pérdida de estabilidad de la cepa, sobretodo en recombinantes.
Ecuaciones Generales para un cultivo continuo
- Balance de Biomasa
Consideraciones:- Estado Estacionario- Fase log- Vel. crecimiento mucho
mayor que la de muerte- Esterilidad en la entrada
Donde:miu=Velocidad de crecimiento (h-1)x=concentración de biomasa (gx/L)F=Flujo volumétrico (m^3/s o m^3/h)Vop=Volumen de operación (m^3)rx=Productividad (gx/Lh)D=Velocidad de dilución (h-1)
- A su vez, en dichas condiciones la velocidad crecimiento es lo mismo que la de dilución.
- Si la velocidad de crecimiento es mayor que la de dilucion, exisitara acumulacion en el biorreactor, caso contrario, no habra microorganismo en el reactor (lavado del biorreactor)
- Para que el reactor no se lave, es recomendable que la velocidad de dilución sea menor que la crecimiento, sino que no alcance valores muy cercanos a ella (Hernández, 2003).
- Balance de Sustrato
Consideraciones:- Estado Estacionario- Fase log- Requerimiento para mantención es
mucho menor al crecimiento- Formación de producto muy baja en
comparación al crecimiento
Donde:qs= Velocidad de consumo de sustrato (gs/gx*h)s0=concentración de sustrato limitante del proceso (gs/L)s=concentración de sustrato (gs/L)F=Flujo volumétrico (m^3/s o m^3/h)Vop=Volumen de operación (m^3)rs=Productividad (gs/Lh)D=Velocidad de dilución (h-1)
En base a que no afecta el mantenimiento y la formación de producto, dando qs=miu/yxs, así como el hecho de que miu=D se puede asociar una expresión para la concentración de biomasa de la siguiente manera:
- Balance de producto
Consideraciones:- Estado Estacionario- Fase log- Sin formación de producto en la entrada
Donde:qp= Velocidad de formación de producto (gs/gx*h)p=concentración de sustrato (gp/L)F=Flujo volumétrico (m^3/s o m^3/h)Vop=Volumen de operación (m^3)rp=Productividad (gp/Lh)D=Velocidad de dilución (h-1)
Relación de crecimiento de Monod con el factor de dilución
Donde:miu_max=Velocidad de crecimiento máxima (h-1)s=concentración de sustrato (gs/L)Ks= constante de saturación
Análogamente se puede plantear que miu=D y de que miu_max=Dc (velocidad de dilución crítica) entonces:
Despejando S
Determinación de Dopt
Se puede determinar de manera experimental graficando ya sea la productividad rx o sustrato/biomasa con respecto del tiempo, y se obtendrá tanto Dopt( Punto de máximo crecimiento) así como Dc
También se puede determinar de manera teórica de la siguiente manera